Le devoir de physique a été modérément réussi, avec une moyenne de classe de 9/20. Sur un total de 37 copies, 12 ont plus de 10 et 4 ont entre 9 et 10.

Une remarque préliminaire : tout ce qui n’est pas interdit est autorisé. Lorsque la calculatrice n’est pas explicitement interdite, vous pouvez l’utiliser. Que celui ou celle qui a demandé à monsieur Aubert si la calculatrice était autorisée, au lieu tout simplement de s’en servir, se sente visé !

Le premier problème est plutôt bien réussi, avec une moyenne de 11,7/20 ce qui est tout à fait bien. Dans l’ensemble, les grandeurs complexes sont maitrisées, la lecture des oscillogrammes est correcte et la détermination d’un déphasage est connue d’une majorité d’élèves. Tout n’est pas parfait pour autant, avec des erreurs particulièrement regrettables.
– Il est dommage que trop d’entre vous n’aient pas vu le diviseur de tension manifeste de la question 2, et se soient enferrés dans des calculs compliqués.
– C’est quand même trop bête de ne pas se rendre compte que les échelles sont différentes sur les deux voies des oscillogrammes. Par ailleurs, certains ont crû que la voie I se réferait au schéma de gauche et la voie II au schéma de droite. Outre le fait que les schémas faisaient clairement apparaitre deux courbes auxquelles étaient associés les mots « `voie I »‘ et « `voie II »‘, cela démontre que les TP ne sont pas pris très au sérieux. Comme je l’ai répété, ils sont indispensables pour pouvoir répondre aux questions ayant un aspect pratique dans les sujets d’écrit de concours.
– A la question 7, et sachant que vous ne disposiez pas de la calculatrice (voir remarque préliminaire), il était possible de raisonner qualitativement du fait que L et r de la bobine 2 étaient supérieurs à ceux de la bobine 1. La valeur de U2m est alors manifestement inférieure à celle de U1m. Plusieurs d’entre vous ont raisonné uniquement sur les résistances des bobines, ce qui est faux : dans un circuit en régime sinusoïdal forcé, l’amplitude du courant dépend non seulement des résistances, mais aussi des impédances des bobines et des condensateurs.

Le deuxième problème est relativement catastrophique, et je préfère ne même pas chercher à calculer sa moyenne. Il montre principalement un des deux choses suivantes (ou les deux) : vous ne travaillez pas assez les TD et/ou vous ne lisez pas attentivement les énoncés. Dans une copie, j’ai lu à la question 4 une phrase du genre : « `j’ai déjà pas réussi à faire les questions 1 à 3 réputées faciles, alors la suite … »‘ Pourtant, une lecture succinte de l’énoncé associée à une bonne connaissance de ce qu’on a fait en classe aurait pu permettre de s’apercevoir facilement que les questions 8 à 12 concernaient le pont de Wheatstone qui, je l’avoue, n’a été fait que 2 fois : une première fois en TP et une deuxième fois en TD (le TD traitait exactement les questions 8, 11 et 12, les questions 9 et 10 n’étant que des variantes, certes un peu plus calculatoires, mais guère plus difficiles). A titre purement indicatif, ce problème est directement extrait de l’épreuve de G2E de l’année dernière, à laquelle j’ai rajouté la question 1, j’ai un peu étoffé la question 5, et j’ai enlevé les deux dernières questions sur un troisième type de pont. En d’autres termes, ce n’est nullement un sujet vachard que j’ai posé pour vous enquiquiner ; c’est au contraire un sujet que vous êtes tout à fait susceptibles de rencontrer l’année prochaine. Il montre en outre, pour ceux qui en douteraient, que connaitre le programme de première année peut s’avérer payant.

La question préliminaire n’a pas été correctement traitée par tout le monde. C’est pourtant quelque chose dont on a parlé en TD : un appareil qui mesure les tensions doit avoir une résistance interne (en régime continu) ou une impédance interne (en régime sinusoïdal forcé) la plus grande possible afin que le courant qui le traverse soit le plus petit possible. Cela entraine une conséquence immédiate dans la question 3 : on peut supposer nul le courant qui entre dans l’oscilloscope.

Les questions 2 et 3 étaient faciles, mais nécessitaient de lire attentivement l’énoncé pour éviter des erreurs de compréhension du problème.
– Le GBF est « `modélisé par une source de tension idéale en série avec un résistor Rg »‘. C’est donc que le GBF est le système {e+Rg}. Brancher un oscilloscope aux bornes du GBF signifie donc le brancher aux bornes de l’ensemble {e+Rg}, et non pas aux bornes de e tout seul ! Comment cela serait-il possible de brancher un oscilloscope aux bornes d’une moitié de GBF ?
– Brancher une résistance R aux bornes du GBF signifie qu’on fait un circuit avec le GBF (l’ensemble {e+Rg}) et R. Pourquoi certains d’entre vous ont-ils rajouté un fil sans aucun dipôle qui court-circuitait l’ensemble ?
– Du fait de la question préliminaire, on pouvait supposer que le courant entrant dans l’oscilloscope était nul. En conséquence, dans le premier circuit, aucun courant ne circule (et la tension aux bornes de Rg est nulle). Dans le deuxième circuit, le même courant parcourt le GBF et R.
– En aucun cas, et c’est une erreur que j’ai vue à de nombreuses reprises, ce n’est le même courant dans les deux circuits ! Ce serait quand même extraordinaire que, lorsqu’on ajoute une résistance dans un circuit, le courant ne soit pas modifié ! Un peu de bon sens.

Les questions 4 à 7 ont été sabotées, même s’il est vrai que l’application numérique était difficile sans calculatrice (mais pour le nombre d’élèves qui sont arrivés là, ce n’est pas le point crucial). Supposer qu’à basse fréquence la capacité n’intervient pas signifie qu’à basse fréquence, son comportement tend vers celui d’un circuit ouvert ; on peut alors enlever purement et simplement la branche qui contient le condensateur. Attention ! enlever une branche ne signifie pas la remplacer par un fil, car alors le dipôle jouerait un rôle crucial : il court-circuiterait une partie du circuit !

La démonstration de la condition d’équilibre du pont de Wheatstone est sans difficulté, à condition de raisonner sur le pont à l’équilibre. Le courant est alors nul dans la branche centrale, et de ce fait, le même courant parcourt Z1 et Z2 d’une part, et le même courant parcourt Z3 et Z4 d’autre part, ce qui simplifie beaucoup les équations. Cette démonstration est une classique, et ce n’est pas pour rien que nous l’avons faite à deux occasions.
Je trouve curieux que la phrase « `les branches BC et AD contiennent des résistances pures P et Q »‘ ait été interprétée par une poignée d’élèves comme signifiant que chacune de ces branches contenaient P et Q en série (je n’ai pas sanctionné). Outre le fait que ce serait quand même une bien curieuse façon de dire qu’il y a la même résistance dans ces deux branches, le TD ici encore était d’une grande utilité puisque les notations P et Q étaient exactement les mêmes (elles sont classiques), et le TP pouvaient également servir puisqu’on a manipulé un tel pont en faisant précisément varier indépendamment les résistances de ces deux branches.
Enfin pour terminer, il ne semble pas clair pour tout le monde qu’il y a deux façons de dire que deux nombres complexes sont égaux :
– leurs parties réelles sont égales ET leurs parties imaginaires sont égales,
– leurs modules sont égaux ET leurs arguments sont égaux.
Il n’est pas toujours subtil de raisonner sur les modules et les arguments. Dans ce cas précis, raisonner sur les parties réelles et imaginaires était bien plus facile. Il faut savoir utiliser tous les outils à disposition et choisir le plus adapté à chaque problème. Ce n’est certes pas facile, mais c’est une des choses à laquelle vous devez vous entrainer.

L’électrocinétique est terminée pour cette année. Il est temps de passer à autre chose. Ceux qui ont des difficultés doivent noter dans leurs agendas à la page du mois de juillet qu’il faudra y revenir, mais pour l’heure, c’est la thermodynamique qui doit devenir votre priorité. C’est une partie longue et assez délicate, et prendre du retard serait tout à fait suicidaire, d’autant que nous n’avons jusqu’à présent rien fait de très calculatoire (si ce n’est l’intégration de la fonction de deux variables, mais ceci est un point relativement annexe).